图像处理 噪声、滤波简介

一、噪声

    图像常见噪声基本上有以下四种,高斯噪声,泊松噪声,乘性噪声,椒盐噪声。下面五幅图分别代表了,原图,以及添加了高斯噪声,泊松噪声,乘性噪声,椒盐噪声的图像。
1、原图。

2、高斯噪声。
    高斯噪声是指它的概率密度函数服从高斯分布(即正态分布)的一类噪声。如果一个噪声,它的幅度分布服从高斯分布,而它的功率谱密度又是均匀分布的,则称它为高斯白噪声。高斯白噪声的二阶矩不相关,一阶矩为常数,是指先后信号在时间上的相关性。产生原因:
    1)、图像传感器在拍摄时市场不够明亮、亮度不够均匀;
    2)、电路各元器件自身噪声和相互影响;
    3)、图像传感器长期工作,温度过高。

3、泊松噪声。
    泊松噪声,就是符合泊松分布的噪声模型,泊松分布适合于描述单位时间内随机事件发生的次数的概率分布。如某一服务设施在一定时间内受到的服务请求的次数,电话交换机接到呼叫的次数、汽车站台的候客人数、机器出现的故障数、自然灾害发生的次数、DNA序列的变异数、放射性原子核的衰变数等等

4、乘性噪声。
    乘性噪声一般由信道不理想引起,它们与信号的关系是相乘,信号在它在,信号不在他也就不在。

5、椒盐噪声。
    椒盐噪声,椒盐噪声又称脉冲噪声,它随机改变一些像素值,是由图像传感器,传输信道,解码处理等产生的黑白相间的亮暗点噪声。椒盐噪声往往由图像切割引起。
 

二、滤波

1、介绍。

        消除图像中的噪声成分叫作图像的平滑化或滤波操作。无论听广播还是看电视,频道就是频率的通道,不同的频道就是将不同的频率作为一个通道来进行信息传输。sin(3x)+sin(5x)的曲线把sin(5x)拿出去,看看剩下的是什么。这基本是不可能做到的。但是在频域呢,就是几条竖线而已。

        所以很多在时域看似不可能做到的数学操作,在频域相反很容易。这就是需要傅里叶变换的地方。尤其是从某条曲线中去除一些特定的频率成分,这在工程上称为滤波,是信号处理最重要的概念之一,只有在频域才能轻松的做到。

2、均值滤波和和中值滤波。

        均值滤波和和中值滤波都可以起到平滑图像,虑去噪声的功能。

        均值滤波采用线性的方法,平均整个窗口范围内的像素值,均值滤波本身存在着固有的缺陷,即它不能很好地保护图像细节,在图像去噪的同时也破坏了图像的细节部分,从而使图像变得模糊,不能很好地去除噪声点。均值滤波对高斯噪声表现较好,对椒盐噪声表现较差。可以参考图像处理 均值滤波

        带有权值的均值滤波也叫做高斯滤波,对高斯噪声的过滤处理效果比普通的均值滤波来的号。可以参考图像处理 高斯滤波

        中值滤波采用非线性的方法,它在平滑脉冲噪声方面非常有效,同时它可以保护图像尖锐的边缘,选择适当的点来替代污染点的值,所以处理效果好,对椒盐噪声表现较好,对高斯噪声表现较差。可以参考图像处理 中值滤波

 3、 傅里叶滤波。

       对图像经过傅里叶转换之后的滤波。高通滤波,低通滤波是按频率划分的。对于正弦曲线,振幅变化快就是高频,变化慢就是低频。那么对于图像,像素值变化快就是高频(噪声啦,边缘啦、边缘及噪声在局部像素值变化较大),像素值变化慢就是低频。所以一幅图像低频较多,高频较少。高通滤波器(边缘提取,高频),通录波器(图像平滑,低频),中通滤波就是一个圆环。

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